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2021-12-29 00:00:00陳智偉??朱靜鈺
中小學(xué)數(shù)字化教學(xué) 2021年6期
“運(yùn)動(dòng)和力”板塊處于小學(xué)科學(xué)課程的物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域，包括“物體的運(yùn)動(dòng)可以用位置、快慢和方向來(lái)描述”“力作用于物體，可以改變物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”兩個(gè)主要概念，該板塊在物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域及小學(xué)科學(xué)課程中具有重要地位。學(xué)生在學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)和力”板塊獲取前概念，對(duì)他們學(xué)習(xí)初中科學(xué)、高中物理知識(shí)具有鋪墊作用。傳統(tǒng)教學(xué)很難讓學(xué)生建立感官和知識(shí)水平的統(tǒng)一。為彌補(bǔ)這些不足，筆者通過(guò)可視、建模和拓展，將App運(yùn)用于課堂，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等多種感官，激發(fā)他們的興趣，幫助他們建構(gòu)“運(yùn)動(dòng)和力”的模型，理解科學(xué)概念，使活動(dòng)更精細(xì)，體驗(yàn)更充分，從而提升科學(xué)素養(yǎng)。
一、審視：“運(yùn)動(dòng)和力”教學(xué)之困
（一）忽隱忽現(xiàn)：概念呈現(xiàn)不可視，抽象難理解
力和運(yùn)動(dòng)是普遍存在的，但又是抽象的，是看不見(jiàn)、摸不著的，需要人們?nèi)ジ惺?。有些情況下，力和運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)不明顯，力的效果也很難用肉眼直接觀察，通過(guò)分析才能認(rèn)識(shí)力的存在。例如，教學(xué)“下沉物體會(huì)受到浮力嗎”時(shí)，學(xué)生對(duì)“相同體積的鐵塊與木塊浸沒(méi)在水中時(shí)誰(shuí)受到的浮力更大”這個(gè)問(wèn)題很難理解。鐵塊在水中下沉而木塊浮在水面上，這對(duì)學(xué)生理解浮力帶來(lái)干擾。浮力概念過(guò)于抽象造成學(xué)生理解困難。
（二）忽高忽低：實(shí)驗(yàn)操作難把握，理解不透徹
科學(xué)探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的核心，實(shí)驗(yàn)是探究的重要方式。在當(dāng)前小學(xué)教學(xué)中，條件有限，實(shí)驗(yàn)并不精細(xì)。有時(shí)做實(shí)驗(yàn)流于形式。在“浮力”一課的教學(xué)中，如只按部就班地按照教材中完成實(shí)驗(yàn)操作（如圖1），容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：吸盤(pán)與容器底部接觸不緊密;細(xì)線在水中易脫落;彈簧測(cè)力計(jì)拉力角度難固定等，從而增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的難度。這樣實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，但是難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到準(zhǔn)確的結(jié)論，增加了概念理解難度。因此，走過(guò)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)無(wú)法讓學(xué)生深入理解概念。
（三）忽長(zhǎng)忽短：操作時(shí)間不適切，體驗(yàn)機(jī)會(huì)少
“運(yùn)動(dòng)和力”課程內(nèi)容豐富，可拓展的面很廣，而學(xué)生又對(duì)此內(nèi)容十分感興趣。受課堂時(shí)間限制，教師完成教學(xué)后，并沒(méi)有多余時(shí)間用于拓展，草草收尾，以致學(xué)生無(wú)法對(duì)活動(dòng)進(jìn)行深刻體驗(yàn)。例如，執(zhí)教“像火箭那樣驅(qū)動(dòng)小車(chē)”時(shí)，筆者提到水火箭也是利用反沖力制成的，特別是在播放發(fā)射視頻后，學(xué)生都躍躍欲試。但是并沒(méi)有時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試，且教師一人同時(shí)對(duì)學(xué)生多人輔導(dǎo)難度大，不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣，也不利于學(xué)生做工程與設(shè)計(jì)方面的實(shí)踐拓展。
二、工具：“運(yùn)動(dòng)和力”教學(xué)之器
（一）即拍即用的App：授課助手
授課助手是專(zhuān)為教學(xué)設(shè)計(jì)的移動(dòng)端與PC互聯(lián)互動(dòng)的App。通過(guò)該App，可對(duì)電腦端進(jìn)行無(wú)線狀態(tài)下的PPT演示、文件傳輸、實(shí)物拍照展示等操作。只需在手機(jī)和電腦上分別下載安裝軟件，確保它們連接在同一網(wǎng)絡(luò)下，教師就能自由、靈活地在教室各個(gè)位置走動(dòng)授課，及時(shí)記錄、反饋學(xué)生的探究過(guò)程，使過(guò)程可視化。
例如：“測(cè)量力的大小”教學(xué)中，及時(shí)拍照反饋學(xué)生測(cè)力計(jì)的使用情況;“像火箭那樣驅(qū)動(dòng)小車(chē)”教學(xué)中，循環(huán)播放學(xué)生探究過(guò)程的操作細(xì)節(jié);“擺的研究”教學(xué)中，屏幕顯示多組學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄表和數(shù)據(jù)分析結(jié)果，都為學(xué)生理解抽象、難懂的力學(xué)概念提供了可視、便捷的技術(shù)支撐。
（二）虛擬現(xiàn)實(shí)的App：NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)
NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)是針對(duì)力學(xué)部分的虛擬仿真手機(jī)App。師生應(yīng)用該工具可模擬真實(shí)情境完成各項(xiàng)預(yù)定的“力和運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，最大限度地獲取精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，突破現(xiàn)實(shí)中因無(wú)法達(dá)到的理想條件及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、時(shí)間、器材等限制。
在“浮力”教學(xué)中，由于水下安裝吸盤(pán)不牢固、測(cè)力計(jì)使用角度難把控、滑輪連接處有摩擦等因素，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較低。在操作誤差和阻力因素都無(wú)法避免的情況下，筆者使用NB力學(xué)App可以輕松解決問(wèn)題，結(jié)果精準(zhǔn)。
（三）互助互學(xué)的App：微信公眾號(hào)
微信公眾號(hào)是集發(fā)送視頻、圖文、語(yǔ)音等功能于一體的即時(shí)通信公眾平臺(tái)。通過(guò)微信公眾號(hào)，搭建互動(dòng)交流平臺(tái)，可突破學(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)間、空間限制，給予學(xué)生更大的自由學(xué)習(xí)空間，培養(yǎng)其創(chuàng)造力和發(fā)散思維能力。教師可利用微信及微信公共平臺(tái)來(lái)彌補(bǔ)或拓展“力和運(yùn)動(dòng)”課堂教學(xué)的廣度和深度，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)“力學(xué)”的探究體驗(yàn)，提高其探索“運(yùn)動(dòng)”的熱情。
例如：“像火箭一樣驅(qū)動(dòng)小車(chē)”教學(xué)中推送拓展內(nèi)容——水火箭;“浮力”教學(xué)中共享課后實(shí)踐作業(yè)——設(shè)計(jì)并制作“我的小船”。
三、實(shí)踐：“運(yùn)動(dòng)和力”教學(xué)之用
（一）可視：借授課助手，提供即時(shí)性實(shí)例
1.觀察“暫停播放”——即時(shí)呈現(xiàn)關(guān)鍵信息
課堂上很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象稍縱即逝，師生難以進(jìn)行解析和討論。分析這些現(xiàn)象是建立科學(xué)概念的關(guān)鍵，學(xué)生需要細(xì)致觀察和深入討論。若想捕捉這些即時(shí)性的信息，師生只要將過(guò)程“暫停”即可，應(yīng)用授課助手App的拍照上傳功能就可實(shí)現(xiàn)。
【案例】測(cè)量力的大小
在教學(xué)中，學(xué)生利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量力的大小。筆者走近學(xué)生，發(fā)現(xiàn)多組學(xué)生未能充分掌握彈簧測(cè)力計(jì)使用方法，特別是拿到實(shí)驗(yàn)材料后興奮不已，往往忽略對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行“調(diào)零”的細(xì)節(jié)。此時(shí)，筆者及時(shí)拍下學(xué)生的錯(cuò)誤操作照片，并利用授課助手將其展示在大屏幕上（如圖2）。
實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生往往無(wú)法抓住過(guò)程中的關(guān)鍵信息。筆者借助授課助手，指出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中暴露的共性問(wèn)題，并進(jìn)行針對(duì)性剖析和糾正，創(chuàng)造良好的可視條件。來(lái)源于學(xué)生的實(shí)時(shí)素材具有真實(shí)性和時(shí)效性。筆者用這些素材向全班學(xué)生展示測(cè)力計(jì)的使用方法，提高了實(shí)驗(yàn)的可視性和普及性。學(xué)生經(jīng)歷出現(xiàn)錯(cuò)誤—集體訂正的互動(dòng)環(huán)節(jié)，加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和理解。
2.實(shí)驗(yàn)“單曲循環(huán)”——?jiǎng)討B(tài)展示探究過(guò)程
在課堂教學(xué)中，有些實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間短，一些現(xiàn)象、問(wèn)題轉(zhuǎn)瞬即逝，觀察難度大。此外由于學(xué)生個(gè)體存在差異，教師無(wú)法預(yù)測(cè)其在實(shí)驗(yàn)操作中會(huì)出現(xiàn)哪些問(wèn)題。若想“重現(xiàn)”實(shí)驗(yàn)的完整過(guò)程，捕捉實(shí)驗(yàn)課堂的生成資源，用授課助手App的屏幕同步功能就能輕松實(shí)現(xiàn)。
【案例】像火箭那樣驅(qū)動(dòng)小車(chē)
在實(shí)驗(yàn)中，吸管粗細(xì)、氣球充氣量、有無(wú)支架、吸管擺放情況都會(huì)影響小車(chē)行進(jìn)。筆者利用手機(jī)視頻錄制功能記錄學(xué)生行駛試驗(yàn)的過(guò)程，在全班匯報(bào)時(shí)，運(yùn)用授課助手在大屏幕上重復(fù)播放已錄制的視頻，讓學(xué)生看完后發(fā)表觀點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行剖析和反思。
學(xué)生可針對(duì)個(gè)人的實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)表觀點(diǎn)，進(jìn)行自評(píng)，其他學(xué)生也可以提出意見(jiàn)，進(jìn)行他評(píng)。視頻“單曲循環(huán)”為交流研討提供了直觀信息，使生成的內(nèi)容更為豐富，實(shí)現(xiàn)師生之間、生生之間、學(xué)生自我評(píng)價(jià)等多角度的過(guò)程性反思。學(xué)生在“自思—檢測(cè)—反思研討—改進(jìn)迭代—再測(cè)”過(guò)程中理解知識(shí)，并將知識(shí)轉(zhuǎn)化為技術(shù)運(yùn)用于工程實(shí)踐。
3.數(shù)據(jù)“列表播放”——系統(tǒng)生成完整成果
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯報(bào)是科學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師常將各個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)記錄單貼到黑板上，但多數(shù)學(xué)生無(wú)法看清內(nèi)容。學(xué)生僅依靠聽(tīng)講進(jìn)行理解，效果極差。筆者利用授課助手App將多組實(shí)驗(yàn)記錄在屏幕中同時(shí)呈現(xiàn)，還將其放大或顯示單一圖片，實(shí)時(shí)批注，很好地克服了傳統(tǒng)課堂的弊端。
（二）建模：借NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化探究性實(shí)驗(yàn)
1.建“常規(guī)”模，力爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)精細(xì)化
課堂上有許多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)較粗糙，實(shí)驗(yàn)材料無(wú)法滿足教學(xué)需要。此外，有些干擾因素?zé)o法排除，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生困擾。
【案例】浮力
學(xué)生參考教材上的實(shí)驗(yàn)裝置圖開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題：吸盤(pán)與容器底部接觸不緊密，易脫落;滑輪連接處有摩擦，測(cè)量有誤差;測(cè)力計(jì)上拉時(shí)，與豎直方向的傾角存在較大誤差;常規(guī)實(shí)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到理想條件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)摩擦力。
筆者應(yīng)用NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)App的虛擬仿真功能很好地解決了上述問(wèn)題，設(shè)置關(guān)閉空氣阻力即可消除所有阻力。同時(shí)，排除了其他不利因素的困擾，減少實(shí)驗(yàn)誤差及干擾，使數(shù)據(jù)更精確，實(shí)驗(yàn)更精細(xì)。學(xué)生對(duì)于浮力、重力和拉力三者之間的關(guān)系也有一個(gè)科學(xué)的認(rèn)識(shí)。
2.建“異?！蹦＃D問(wèn)題清晰化
學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中有時(shí)會(huì)獲取一些與物理規(guī)律相悖的異常數(shù)據(jù)。教師面對(duì)異常數(shù)據(jù)，不能置之不理。如何在有限的課堂時(shí)間高效解決異常問(wèn)題？
【案例】下沉的物體會(huì)受到水的浮力嗎
在實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生分別進(jìn)行“小部分、大部分和全部浸入水中”的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量下沉物體受到的浮力。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不當(dāng)，將物體完全浸入水中碰到杯底，導(dǎo)致彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)驟減，從而得出錯(cuò)誤結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，若教師直接講解，學(xué)生較難理解。筆者運(yùn)用NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，讓學(xué)生明顯看到，在鉤碼觸碰底部的瞬間，測(cè)力計(jì)讀數(shù)驟減，折線統(tǒng)計(jì)圖的坡度出現(xiàn)明顯變化。這樣，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰直觀，使學(xué)生印象深刻，理解透徹。
3.建“動(dòng)態(tài)”模，力求數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)化
學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)時(shí)，經(jīng)常需要根據(jù)規(guī)律性現(xiàn)象來(lái)得出結(jié)論。教師應(yīng)用NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)App將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象動(dòng)態(tài)化，為學(xué)生直觀得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論提供支持。
在學(xué)習(xí)“擺的研究”時(shí)，學(xué)生探究擺長(zhǎng)、擺重等對(duì)擺速的影響。研究某一因素時(shí)要保證其他條件相同，但在操作中，多數(shù)學(xué)生忽視了其余變量。此外，機(jī)械損耗以及擺的碰撞也會(huì)造成影響，學(xué)生較難得出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，很難充分了解原理和具體過(guò)程。
筆者應(yīng)用NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)App生成動(dòng)態(tài)圖像，擺長(zhǎng)、擺重、擺幅對(duì)擺速的影響一目了然，使實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)變得動(dòng)態(tài)化。
（三）拓展：借微信公眾號(hào)“小科君”，推動(dòng)互動(dòng)性實(shí)踐
“小科君”是基于學(xué)情、師資綜合開(kāi)發(fā)的具有時(shí)效性、拓展性和共享性的微信公眾號(hào)，為廣大師生提供分享教學(xué)資源、展現(xiàn)師生才能、共享實(shí)驗(yàn)成果的互動(dòng)平臺(tái)。以下為“運(yùn)動(dòng)和力”板塊在“小科君”平臺(tái)上的互動(dòng)性實(shí)踐情況。
1.多元挖掘：延伸課外知識(shí)
課堂時(shí)間有限，很多內(nèi)容無(wú)法在40分鐘內(nèi)完全呈現(xiàn)，“小科君”平臺(tái)教學(xué)是課堂有益的補(bǔ)充。學(xué)生在養(yǎng)成學(xué)習(xí)習(xí)慣的同時(shí)，還能增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心，并且逐步形成完整的知識(shí)體系。
在學(xué)習(xí)了反沖力的相關(guān)知識(shí)后，學(xué)生對(duì)水火箭很感興趣，可沒(méi)有多余的課堂時(shí)間用于補(bǔ)充知識(shí)。為解決這一難題，筆者利用“小科君”將水火箭的相關(guān)內(nèi)容做成網(wǎng)頁(yè)，并制作二維碼提供給學(xué)生，讓他們回家探究。
開(kāi)展課后學(xué)習(xí)活動(dòng)，不僅能幫助學(xué)生深化知識(shí)、增強(qiáng)思維力和想象力，而且能豐富認(rèn)知、發(fā)展智力，也給學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)實(shí)踐能力。
2.師生互動(dòng)：即時(shí)解決問(wèn)題
信息交互內(nèi)容可以是文字、圖片、語(yǔ)音，也可以是視頻，靈活多樣;信息交互方式可針對(duì)個(gè)體，也可面向全體，各具特色。傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題只能在學(xué)校或者課堂上咨詢，有了“小科君”后可及時(shí)溝通。
在教學(xué)“浮力”后，筆者布置了實(shí)踐作業(yè)——選用廢舊材料，設(shè)計(jì)制作一艘能運(yùn)動(dòng)的小船。小船的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試過(guò)程都在家中完成。筆者利用“小科君”，針對(duì)共性問(wèn)題統(tǒng)一推送資料，對(duì)個(gè)性問(wèn)題單獨(dú)交流，進(jìn)行線上互動(dòng)指導(dǎo)。
經(jīng)歷整個(gè)過(guò)程，學(xué)生不僅提高了動(dòng)手能力、創(chuàng)造能力，而且能學(xué)以致用，將科學(xué)課堂上學(xué)習(xí)到的知識(shí)運(yùn)用到生活中。教師及時(shí)解決學(xué)生的問(wèn)題，既能促進(jìn)其知識(shí)的掌握，又能提高學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生思考，提升科學(xué)素養(yǎng)。
3.個(gè)性展示：秀出自我才能
學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，教師的即時(shí)評(píng)價(jià)是他們繼續(xù)努力的動(dòng)力。作品展示是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的肯定?！靶】凭弊鳛橐粋€(gè)多元化的展示平臺(tái)十分重要。以往，優(yōu)秀作品只能在學(xué)校范圍內(nèi)展示，學(xué)生的參與面窄，成就感欠缺。
對(duì)制作一艘小船的實(shí)踐作業(yè)進(jìn)行評(píng)價(jià)后，為發(fā)揮評(píng)價(jià)的激勵(lì)作用，增強(qiáng)學(xué)生的參與感、體驗(yàn)感，引發(fā)二次創(chuàng)造，筆者利用“小科君”制作展示網(wǎng)頁(yè)，并生成二維碼，讓學(xué)生通過(guò)分享或者掃一掃的形式進(jìn)行傳播，供學(xué)生和家長(zhǎng)觀看，使成果展示更有交互性，將課堂引向廣闊的課外。
利用微信平臺(tái)展示學(xué)生作品，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，還可以促進(jìn)家?；ネǎ尲议L(zhǎng)參與到學(xué)生學(xué)習(xí)中來(lái)，為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。
四、展望：“運(yùn)動(dòng)和力”教學(xué)之思
（一）研究App輔助教學(xué)使之系列化
筆者通過(guò)開(kāi)展“運(yùn)動(dòng)和力”板塊內(nèi)容的App輔助教學(xué)，已積累了一些經(jīng)驗(yàn)。今后要將這些策略應(yīng)用到其他教學(xué)板塊中去，繼續(xù)研究，提煉出適合各個(gè)板塊的教學(xué)策略，完善成果。
（二）延伸App輔助教學(xué)使之多元化
通過(guò)探究“運(yùn)動(dòng)和力”板塊的課堂教學(xué)，在進(jìn)一步深入研究?jī)?yōu)化的同時(shí)，也在嘗試將App運(yùn)用到科學(xué)學(xué)習(xí)的其他領(lǐng)域。多元化教學(xué)讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)展示和表現(xiàn)，靈活運(yùn)用知識(shí)、技能，不斷提升綜合能力和思維水平。
（三）完善App輔助教學(xué)使之專(zhuān)業(yè)化
為了使研究更好地服務(wù)于教學(xué)，還要對(duì)App的應(yīng)用進(jìn)一步完善，對(duì)有關(guān)問(wèn)題做專(zhuān)項(xiàng)優(yōu)化。例如：如何從健康心理學(xué)入手，讓學(xué)生既達(dá)到學(xué)習(xí)效果，又不浪費(fèi)時(shí)間;教師如何更好地掌握學(xué)生課外使用App學(xué)習(xí)的情況。
（作者陳智偉系浙江省杭州市競(jìng)舟小學(xué)教師;朱靜鈺系浙江省杭州市學(xué)軍小學(xué)紫金港校區(qū)教師）
“運(yùn)動(dòng)和力”板塊處于小學(xué)科學(xué)課程的物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域，包括“物體的運(yùn)動(dòng)可以用位置、快慢和方向來(lái)描述”“力作用于物體，可以改變物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”兩個(gè)主要概念，該板塊在物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域及小學(xué)科學(xué)課程中具有重要地位。學(xué)生在學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)和力”板塊獲取前概念，對(duì)他們學(xué)習(xí)初中科學(xué)、高中物理知識(shí)具有鋪墊作用。傳統(tǒng)教學(xué)很難讓學(xué)生建立感官和知識(shí)水平的統(tǒng)一。為彌補(bǔ)這些不足，筆者通過(guò)可視、建模和拓展，將App運(yùn)用于課堂，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等多種感官，激發(fā)他們的興趣，幫助他們建構(gòu)“運(yùn)動(dòng)和力”的模型，理解科學(xué)概念，使活動(dòng)更精細(xì)，體驗(yàn)更充分，從而提升科學(xué)素養(yǎng)。
一、審視：“運(yùn)動(dòng)和力”教學(xué)之困
（一）忽隱忽現(xiàn)：概念呈現(xiàn)不可視，抽象難理解
力和運(yùn)動(dòng)是普遍存在的，但又是抽象的，是看不見(jiàn)、摸不著的，需要人們?nèi)ジ惺?。有些情況下，力和運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)不明顯，力的效果也很難用肉眼直接觀察，通過(guò)分析才能認(rèn)識(shí)力的存在。例如，教學(xué)“下沉物體會(huì)受到浮力嗎”時(shí)，學(xué)生對(duì)“相同體積的鐵塊與木塊浸沒(méi)在水中時(shí)誰(shuí)受到的浮力更大”這個(gè)問(wèn)題很難理解。鐵塊在水中下沉而木塊浮在水面上，這對(duì)學(xué)生理解浮力帶來(lái)干擾。浮力概念過(guò)于抽象造成學(xué)生理解困難。
（二）忽高忽低：實(shí)驗(yàn)操作難把握，理解不透徹
科學(xué)探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的核心，實(shí)驗(yàn)是探究的重要方式。在當(dāng)前小學(xué)教學(xué)中，條件有限，實(shí)驗(yàn)并不精細(xì)。有時(shí)做實(shí)驗(yàn)流于形式。在“浮力”一課的教學(xué)中，如只按部就班地按照教材中完成實(shí)驗(yàn)操作（如圖1），容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：吸盤(pán)與容器底部接觸不緊密;細(xì)線在水中易脫落;彈簧測(cè)力計(jì)拉力角度難固定等，從而增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的難度。這樣實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，但是難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到準(zhǔn)確的結(jié)論，增加了概念理解難度。因此，走過(guò)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)無(wú)法讓學(xué)生深入理解概念。
（三）忽長(zhǎng)忽短：操作時(shí)間不適切，體驗(yàn)機(jī)會(huì)少
“運(yùn)動(dòng)和力”課程內(nèi)容豐富，可拓展的面很廣，而學(xué)生又對(duì)此內(nèi)容十分感興趣。受課堂時(shí)間限制，教師完成教學(xué)后，并沒(méi)有多余時(shí)間用于拓展，草草收尾，以致學(xué)生無(wú)法對(duì)活動(dòng)進(jìn)行深刻體驗(yàn)。例如，執(zhí)教“像火箭那樣驅(qū)動(dòng)小車(chē)”時(shí)，筆者提到水火箭也是利用反沖力制成的，特別是在播放發(fā)射視頻后，學(xué)生都躍躍欲試。但是并沒(méi)有時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試，且教師一人同時(shí)對(duì)學(xué)生多人輔導(dǎo)難度大，不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣，也不利于學(xué)生做工程與設(shè)計(jì)方面的實(shí)踐拓展。
二、工具：“運(yùn)動(dòng)和力”教學(xué)之器
（一）即拍即用的App：授課助手
授課助手是專(zhuān)為教學(xué)設(shè)計(jì)的移動(dòng)端與PC互聯(lián)互動(dòng)的App。通過(guò)該App，可對(duì)電腦端進(jìn)行無(wú)線狀態(tài)下的PPT演示、文件傳輸、實(shí)物拍照展示等操作。只需在手機(jī)和電腦上分別下載安裝軟件，確保它們連接在同一網(wǎng)絡(luò)下，教師就能自由、靈活地在教室各個(gè)位置走動(dòng)授課，及時(shí)記錄、反饋學(xué)生的探究過(guò)程，使過(guò)程可視化。
例如：“測(cè)量力的大小”教學(xué)中，及時(shí)拍照反饋學(xué)生測(cè)力計(jì)的使用情況;“像火箭那樣驅(qū)動(dòng)小車(chē)”教學(xué)中，循環(huán)播放學(xué)生探究過(guò)程的操作細(xì)節(jié);“擺的研究”教學(xué)中，屏幕顯示多組學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄表和數(shù)據(jù)分析結(jié)果，都為學(xué)生理解抽象、難懂的力學(xué)概念提供了可視、便捷的技術(shù)支撐。
（二）虛擬現(xiàn)實(shí)的App：NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)
NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)是針對(duì)力學(xué)部分的虛擬仿真手機(jī)App。師生應(yīng)用該工具可模擬真實(shí)情境完成各項(xiàng)預(yù)定的“力和運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，最大限度地獲取精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，突破現(xiàn)實(shí)中因無(wú)法達(dá)到的理想條件及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、時(shí)間、器材等限制。
在“浮力”教學(xué)中，由于水下安裝吸盤(pán)不牢固、測(cè)力計(jì)使用角度難把控、滑輪連接處有摩擦等因素，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較低。在操作誤差和阻力因素都無(wú)法避免的情況下，筆者使用NB力學(xué)App可以輕松解決問(wèn)題，結(jié)果精準(zhǔn)。
（三）互助互學(xué)的App：微信公眾號(hào)
微信公眾號(hào)是集發(fā)送視頻、圖文、語(yǔ)音等功能于一體的即時(shí)通信公眾平臺(tái)。通過(guò)微信公眾號(hào)，搭建互動(dòng)交流平臺(tái)，可突破學(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)間、空間限制，給予學(xué)生更大的自由學(xué)習(xí)空間，培養(yǎng)其創(chuàng)造力和發(fā)散思維能力。教師可利用微信及微信公共平臺(tái)來(lái)彌補(bǔ)或拓展“力和運(yùn)動(dòng)”課堂教學(xué)的廣度和深度，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)“力學(xué)”的探究體驗(yàn)，提高其探索“運(yùn)動(dòng)”的熱情。
例如：“像火箭一樣驅(qū)動(dòng)小車(chē)”教學(xué)中推送拓展內(nèi)容——水火箭;“浮力”教學(xué)中共享課后實(shí)踐作業(yè)——設(shè)計(jì)并制作“我的小船”。
三、實(shí)踐：“運(yùn)動(dòng)和力”教學(xué)之用
（一）可視：借授課助手，提供即時(shí)性實(shí)例
1.觀察“暫停播放”——即時(shí)呈現(xiàn)關(guān)鍵信息
課堂上很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象稍縱即逝，師生難以進(jìn)行解析和討論。分析這些現(xiàn)象是建立科學(xué)概念的關(guān)鍵，學(xué)生需要細(xì)致觀察和深入討論。若想捕捉這些即時(shí)性的信息，師生只要將過(guò)程“暫停”即可，應(yīng)用授課助手App的拍照上傳功能就可實(shí)現(xiàn)。
【案例】測(cè)量力的大小
在教學(xué)中，學(xué)生利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量力的大小。筆者走近學(xué)生，發(fā)現(xiàn)多組學(xué)生未能充分掌握彈簧測(cè)力計(jì)使用方法，特別是拿到實(shí)驗(yàn)材料后興奮不已，往往忽略對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行“調(diào)零”的細(xì)節(jié)。此時(shí)，筆者及時(shí)拍下學(xué)生的錯(cuò)誤操作照片，并利用授課助手將其展示在大屏幕上（如圖2）。
實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生往往無(wú)法抓住過(guò)程中的關(guān)鍵信息。筆者借助授課助手，指出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中暴露的共性問(wèn)題，并進(jìn)行針對(duì)性剖析和糾正，創(chuàng)造良好的可視條件。來(lái)源于學(xué)生的實(shí)時(shí)素材具有真實(shí)性和時(shí)效性。筆者用這些素材向全班學(xué)生展示測(cè)力計(jì)的使用方法，提高了實(shí)驗(yàn)的可視性和普及性。學(xué)生經(jīng)歷出現(xiàn)錯(cuò)誤—集體訂正的互動(dòng)環(huán)節(jié)，加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和理解。
2.實(shí)驗(yàn)“單曲循環(huán)”——?jiǎng)討B(tài)展示探究過(guò)程
在課堂教學(xué)中，有些實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間短，一些現(xiàn)象、問(wèn)題轉(zhuǎn)瞬即逝，觀察難度大。此外由于學(xué)生個(gè)體存在差異，教師無(wú)法預(yù)測(cè)其在實(shí)驗(yàn)操作中會(huì)出現(xiàn)哪些問(wèn)題。若想“重現(xiàn)”實(shí)驗(yàn)的完整過(guò)程，捕捉實(shí)驗(yàn)課堂的生成資源，用授課助手App的屏幕同步功能就能輕松實(shí)現(xiàn)。
【案例】像火箭那樣驅(qū)動(dòng)小車(chē)
在實(shí)驗(yàn)中，吸管粗細(xì)、氣球充氣量、有無(wú)支架、吸管擺放情況都會(huì)影響小車(chē)行進(jìn)。筆者利用手機(jī)視頻錄制功能記錄學(xué)生行駛試驗(yàn)的過(guò)程，在全班匯報(bào)時(shí)，運(yùn)用授課助手在大屏幕上重復(fù)播放已錄制的視頻，讓學(xué)生看完后發(fā)表觀點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行剖析和反思。
學(xué)生可針對(duì)個(gè)人的實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)表觀點(diǎn)，進(jìn)行自評(píng)，其他學(xué)生也可以提出意見(jiàn)，進(jìn)行他評(píng)。視頻“單曲循環(huán)”為交流研討提供了直觀信息，使生成的內(nèi)容更為豐富，實(shí)現(xiàn)師生之間、生生之間、學(xué)生自我評(píng)價(jià)等多角度的過(guò)程性反思。學(xué)生在“自思—檢測(cè)—反思研討—改進(jìn)迭代—再測(cè)”過(guò)程中理解知識(shí)，并將知識(shí)轉(zhuǎn)化為技術(shù)運(yùn)用于工程實(shí)踐。
3.數(shù)據(jù)“列表播放”——系統(tǒng)生成完整成果
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯報(bào)是科學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師常將各個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)記錄單貼到黑板上，但多數(shù)學(xué)生無(wú)法看清內(nèi)容。學(xué)生僅依靠聽(tīng)講進(jìn)行理解，效果極差。筆者利用授課助手App將多組實(shí)驗(yàn)記錄在屏幕中同時(shí)呈現(xiàn)，還將其放大或顯示單一圖片，實(shí)時(shí)批注，很好地克服了傳統(tǒng)課堂的弊端。
（二）建模：借NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化探究性實(shí)驗(yàn)
1.建“常規(guī)”模，力爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)精細(xì)化
課堂上有許多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)較粗糙，實(shí)驗(yàn)材料無(wú)法滿足教學(xué)需要。此外，有些干擾因素?zé)o法排除，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生困擾。
【案例】浮力
學(xué)生參考教材上的實(shí)驗(yàn)裝置圖開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題：吸盤(pán)與容器底部接觸不緊密，易脫落;滑輪連接處有摩擦，測(cè)量有誤差;測(cè)力計(jì)上拉時(shí)，與豎直方向的傾角存在較大誤差;常規(guī)實(shí)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到理想條件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)摩擦力。
筆者應(yīng)用NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)App的虛擬仿真功能很好地解決了上述問(wèn)題，設(shè)置關(guān)閉空氣阻力即可消除所有阻力。同時(shí)，排除了其他不利因素的困擾，減少實(shí)驗(yàn)誤差及干擾，使數(shù)據(jù)更精確，實(shí)驗(yàn)更精細(xì)。學(xué)生對(duì)于浮力、重力和拉力三者之間的關(guān)系也有一個(gè)科學(xué)的認(rèn)識(shí)。
2.建“異?！蹦＃D問(wèn)題清晰化
學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中有時(shí)會(huì)獲取一些與物理規(guī)律相悖的異常數(shù)據(jù)。教師面對(duì)異常數(shù)據(jù)，不能置之不理。如何在有限的課堂時(shí)間高效解決異常問(wèn)題？
【案例】下沉的物體會(huì)受到水的浮力嗎
在實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生分別進(jìn)行“小部分、大部分和全部浸入水中”的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量下沉物體受到的浮力。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不當(dāng)，將物體完全浸入水中碰到杯底，導(dǎo)致彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)驟減，從而得出錯(cuò)誤結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，若教師直接講解，學(xué)生較難理解。筆者運(yùn)用NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，讓學(xué)生明顯看到，在鉤碼觸碰底部的瞬間，測(cè)力計(jì)讀數(shù)驟減，折線統(tǒng)計(jì)圖的坡度出現(xiàn)明顯變化。這樣，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰直觀，使學(xué)生印象深刻，理解透徹。
3.建“動(dòng)態(tài)”模，力求數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)化
學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)時(shí)，經(jīng)常需要根據(jù)規(guī)律性現(xiàn)象來(lái)得出結(jié)論。教師應(yīng)用NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)App將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象動(dòng)態(tài)化，為學(xué)生直觀得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論提供支持。
在學(xué)習(xí)“擺的研究”時(shí)，學(xué)生探究擺長(zhǎng)、擺重等對(duì)擺速的影響。研究某一因素時(shí)要保證其他條件相同，但在操作中，多數(shù)學(xué)生忽視了其余變量。此外，機(jī)械損耗以及擺的碰撞也會(huì)造成影響，學(xué)生較難得出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，很難充分了解原理和具體過(guò)程。
筆者應(yīng)用NB力學(xué)實(shí)驗(yàn)App生成動(dòng)態(tài)圖像，擺長(zhǎng)、擺重、擺幅對(duì)擺速的影響一目了然，使實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)變得動(dòng)態(tài)化。
（三）拓展：借微信公眾號(hào)“小科君”，推動(dòng)互動(dòng)性實(shí)踐
“小科君”是基于學(xué)情、師資綜合開(kāi)發(fā)的具有時(shí)效性、拓展性和共享性的微信公眾號(hào)，為廣大師生提供分享教學(xué)資源、展現(xiàn)師生才能、共享實(shí)驗(yàn)成果的互動(dòng)平臺(tái)。以下為“運(yùn)動(dòng)和力”板塊在“小科君”平臺(tái)上的互動(dòng)性實(shí)踐情況。
1.多元挖掘：延伸課外知識(shí)
課堂時(shí)間有限，很多內(nèi)容無(wú)法在40分鐘內(nèi)完全呈現(xiàn)，“小科君”平臺(tái)教學(xué)是課堂有益的補(bǔ)充。學(xué)生在養(yǎng)成學(xué)習(xí)習(xí)慣的同時(shí)，還能增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心，并且逐步形成完整的知識(shí)體系。
在學(xué)習(xí)了反沖力的相關(guān)知識(shí)后，學(xué)生對(duì)水火箭很感興趣，可沒(méi)有多余的課堂時(shí)間用于補(bǔ)充知識(shí)。為解決這一難題，筆者利用“小科君”將水火箭的相關(guān)內(nèi)容做成網(wǎng)頁(yè)，并制作二維碼提供給學(xué)生，讓他們回家探究。
開(kāi)展課后學(xué)習(xí)活動(dòng)，不僅能幫助學(xué)生深化知識(shí)、增強(qiáng)思維力和想象力，而且能豐富認(rèn)知、發(fā)展智力，也給學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)實(shí)踐能力。
2.師生互動(dòng)：即時(shí)解決問(wèn)題
信息交互內(nèi)容可以是文字、圖片、語(yǔ)音，也可以是視頻，靈活多樣;信息交互方式可針對(duì)個(gè)體，也可面向全體，各具特色。傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題只能在學(xué)校或者課堂上咨詢，有了“小科君”后可及時(shí)溝通。
在教學(xué)“浮力”后，筆者布置了實(shí)踐作業(yè)——選用廢舊材料，設(shè)計(jì)制作一艘能運(yùn)動(dòng)的小船。小船的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試過(guò)程都在家中完成。筆者利用“小科君”，針對(duì)共性問(wèn)題統(tǒng)一推送資料，對(duì)個(gè)性問(wèn)題單獨(dú)交流，進(jìn)行線上互動(dòng)指導(dǎo)。
經(jīng)歷整個(gè)過(guò)程，學(xué)生不僅提高了動(dòng)手能力、創(chuàng)造能力，而且能學(xué)以致用，將科學(xué)課堂上學(xué)習(xí)到的知識(shí)運(yùn)用到生活中。教師及時(shí)解決學(xué)生的問(wèn)題，既能促進(jìn)其知識(shí)的掌握，又能提高學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生思考，提升科學(xué)素養(yǎng)。
3.個(gè)性展示：秀出自我才能
學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，教師的即時(shí)評(píng)價(jià)是他們繼續(xù)努力的動(dòng)力。作品展示是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的肯定?！靶】凭弊鳛橐粋€(gè)多元化的展示平臺(tái)十分重要。以往，優(yōu)秀作品只能在學(xué)校范圍內(nèi)展示，學(xué)生的參與面窄，成就感欠缺。
對(duì)制作一艘小船的實(shí)踐作業(yè)進(jìn)行評(píng)價(jià)后，為發(fā)揮評(píng)價(jià)的激勵(lì)作用，增強(qiáng)學(xué)生的參與感、體驗(yàn)感，引發(fā)二次創(chuàng)造，筆者利用“小科君”制作展示網(wǎng)頁(yè)，并生成二維碼，讓學(xué)生通過(guò)分享或者掃一掃的形式進(jìn)行傳播，供學(xué)生和家長(zhǎng)觀看，使成果展示更有交互性，將課堂引向廣闊的課外。
利用微信平臺(tái)展示學(xué)生作品，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，還可以促進(jìn)家?；ネǎ尲议L(zhǎng)參與到學(xué)生學(xué)習(xí)中來(lái)，為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。
四、展望：“運(yùn)動(dòng)和力”教學(xué)之思
（一）研究App輔助教學(xué)使之系列化
筆者通過(guò)開(kāi)展“運(yùn)動(dòng)和力”板塊內(nèi)容的App輔助教學(xué)，已積累了一些經(jīng)驗(yàn)。今后要將這些策略應(yīng)用到其他教學(xué)板塊中去，繼續(xù)研究，提煉出適合各個(gè)板塊的教學(xué)策略，完善成果。
（二）延伸App輔助教學(xué)使之多元化
通過(guò)探究“運(yùn)動(dòng)和力”板塊的課堂教學(xué)，在進(jìn)一步深入研究?jī)?yōu)化的同時(shí)，也在嘗試將App運(yùn)用到科學(xué)學(xué)習(xí)的其他領(lǐng)域。多元化教學(xué)讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)展示和表現(xiàn)，靈活運(yùn)用知識(shí)、技能，不斷提升綜合能力和思維水平。
（三）完善App輔助教學(xué)使之專(zhuān)業(yè)化
為了使研究更好地服務(wù)于教學(xué)，還要對(duì)App的應(yīng)用進(jìn)一步完善，對(duì)有關(guān)問(wèn)題做專(zhuān)項(xiàng)優(yōu)化。例如：如何從健康心理學(xué)入手，讓學(xué)生既達(dá)到學(xué)習(xí)效果，又不浪費(fèi)時(shí)間;教師如何更好地掌握學(xué)生課外使用App學(xué)習(xí)的情況。
（作者陳智偉系浙江省杭州市競(jìng)舟小學(xué)教師;朱靜鈺系浙江省杭州市學(xué)軍小學(xué)紫金港校區(qū)教師）
